Linux字符设备驱动程序的编写框架

网友投稿 227 2022-11-15

Linux字符设备驱动程序的编写框架

1、对设备初始化和释放;

2、把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据;

3、读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据;

4、检测和处理设备出现的错误。

已经提到,用户进程是通过设备文件来与实际的硬件打交道。每个设备文件都都有其文件属性(c/b),表示是字符设备还是块设备?另外每个文件都有两个设备号,第一个是主设备号,标识驱动程序,第二个是从设备号,标识使用同一个设备驱动程序的不同的硬件设备,比如有两个软盘,就可以用从设备号来区分他们。设备文件的的主设备号必须与设备驱动程序在登记时申请的主设备号一致,否则用户进程将无法访问到驱动程序。

最后必须提到的是,在用户进程调用驱动程序时,系统进入核心态,这时不再是抢先式调度。也就是说,系统必须在你的驱动程序的子函数返回后才能进行其他的工作。如果你的驱动程序陷入死循环,不幸的是你只有重新启动机器了,然后就是漫长的fsck。

二、实例剖析

我们来写一个最简单的字符设备驱动程序。虽然它什么也不做,但是通过它可以了解Linux的设备驱动程序的工作原理。把下面的C代码输入机器,你就会获得一个真正的设备驱动程序。

这个函数是为read调用准备的。当调用read时,read_test()被调用,它把用户的缓冲区全部写1。buf 是read调用的一个参数。它是用户进程空间的一个地址。但是在read_test被调用时,系统进入核心态。所以不能使用buf这个地址,必须用__put_user(),这是kernel提供的一个函数,用于向用户传送数据。另外还有很多类似功能的函数。请参考,在向用户空间拷贝数据之前,必须验证buf是否可用。这就用到函数verify_area。为了验证BUF是否可以用。

这几个函数都是空操作。实际调用发生时什么也不做,他们仅仅为下面的结构提供函数指针。struct file_operations test_fops = {?read_test,write_test,open_test,release_test,};

设备驱动程序的主体可以说是写好了。现在要把驱动程序嵌入内核。驱动程序可以按照两种方式编译。一种是编译进kernel,另一种是编译成模块(modules),如果编译进内核的话,会增加内核的大小,还要改动内核的源文件,而且不能动态的卸载,不利于调试,所以推荐使用模块方式。

在用insmod命令将编译好的模块调入内存时,init_module 函数被调用。在这里,init_module只做了一件事,就是向系统的字符设备表登记了一个字符设备。register_chrdev需要三个参数,参数一是希望获得的设备号,如果是零的话,系统将选择一个没有被占用的设备号返回。参数二是设备文件名,参数三用来登记驱动程序实际执行操作的函数的指针。

如果登记成功,返回设备的主设备号,不成功,返回一个负值。void cleanup_module(void){unregister_chrdev(test_major,"test");}

在用rmmod卸载模块时,cleanup_module函数被调用,它释放字符设备test在系统字符设备表中占有的表项。

一个极其简单的字符设备可以说写好了,文件名就叫test.c吧。

下面编译 :

$ gcc -O2 -DMODULE -D__KERNEL__ -c test.c –c表示输出制定名,自动生成.o文件

得到文件test.o就是一个设备驱动程序。

如果设备驱动程序有多个文件,把每个文件按上面的命令行编译,然后

ld ?-r ?file1.o ?file2.o ?-o ?modulename。

驱动程序已经编译好了,现在把它安装到系统中去。

$ insmod ?–f ?test.o

如果安装成功,在/proc/devices文件中就可以看到设备test,并可以看到它的主设备号。要卸载的话,运行 :

$ rmmod test

下一步要创建设备文件。

mknod /dev/test c major minor

c 是指字符设备,major是主设备号,就是在/proc/devices里看到的。

用shell命令

$ cat /proc/devices

就可以获得主设备号,可以把上面的命令行加入你的shell script中去。

minor是从设备号,设置成0就可以了。

编译运行,看看是不是打印出全1 ?

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